温度自适应性DRAM刷新时钟电路

3 仿真结果分析
图3(a)是电容C1的电压U在不同温度下随时间的变化曲线。电路开始工作后，在每个周期开始的阶段，电容电压C1处于高电平状态，此时，通过MP0管的饱和电流Ids比较大，电容电压下降得很快，在较短的时间内就下降到了接近开启电压附近，即MP0管进入低栅源电压状态，这个变化过程对应于图上的曲线较陡的部分。当MP0进入低栅源电压状态，饱和电流，Ids值开始下降，电压下降逐渐呈现越来越缓慢的趋势，此时的变化过程对应于图上曲线较平缓的部分。根据图2的分析，以Diodes方式连接MOS管的电流大小的温度特性在高低栅源电压区正好相反，但是，从图3电容C1的电压变化曲线显然得出：时钟的周期取决于平缓的曲线部分。高栅源电压部分时间太短，即使这个阶段高温时的电流比低温时的电流小，也可以忽略这部分时间的作用。所以低栅源电压的部分温度特性才最终决定了电路的温度特性。

对比分析不同温度下电容C1充放电的电压变化曲线：温度越高，充放电频率越快。图3(b)是电路时钟输出点的电压的变化，对应于图3(a)的曲线，输出时钟受MP0管的温度特性影响，高温时的时钟频率比低温时要快，而且输出的时钟是一个占空比很小的脉冲，脉冲的宽度取决于反相器链的反馈时间。
新时钟电路消耗的功耗非常低，图4(a)是刷新电路自身消耗的功耗，整个电路的平均工作电流都维持在10μA以下，比起传统的刷新电路自身消耗的功耗相差无几，甚至更低。图4(b)是电路的刷新频率随温度变化的趋势，室温(25℃)时的频率比起高温(125℃)时降低将近50％。所以，在存储器的其他外围电路的功耗相等的情况下，存储器阵列室温时用于刷新的功耗，与高温相比，就相应地减少了50％，尤其是在存储器长时间处于standby状态(不进行读写，保持存储器原有的数据)时，将节省一半的功耗。

4 结 语
经过仿真测试表明，新的刷新时钟电路的输出频率具有优越的温度特性，而且新电路的设计只采用了MOS晶体管器件，没有用到电阻和双极晶体管等大面积器件，因此整个电路的面积小。此外，电路自身消耗的功耗非常小。所以，与传统的频率不变的刷新电路相比较，新电路具有性能好、功耗低、成本低的优势。